2017 Fiscal Year Annual Research Report
Realization and applications of highly directional acoustic system
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15K05857
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| Research Institution | The University of Electro-Communications |
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Principal Investigator |
鎌倉 友男 電気通信大学, 産学官連携センター, 客員教授 (50109279)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 超音波 / 非線形音響 / パラメトリックアレイ / 自己復調 / ハイレゾルーション音源 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
超音波のさまざまな非線形現象のなかでも自己復調作用を巧みに利用したパラメトリックスピーカは，その指向性の鋭さに特長をもつ。しかし，パラメトリックスピーカの再生音（パラメトリック音）は歪み成分が多いことが短所であり，その歪みの低減化を本研究の中心課題として取り組んだ。歪みの低減化は，基本的には送りたい入力可聴信号とパラメトリック再生音との差成分を予測し，その成分を前もって送りたい信号に負で加算することで達成できる。この考えのもと，まず入力信号を超音波周波数帯域に変換する，いわゆるアップコンバート過程（変調プロセス），被変調信号をパワー増幅して超音波エミッタから超音波として放射する過程（駆動プロセス），そして変調され空中に放射された超音波から可聴信号を生成するダウンコンバート過程（自己復調プロセス）に分け，それぞれ３つのプロセスを定式化してコンピュータでパラメトリック音の再生過程をシミュレーションした。パラメトリックスピーカの変調キャリア周波数は多くの場合40kHzが利用されるので，数値シミュレーションにおけるサンプリング周波数を96kHzのハイレゾルーション音源として取り扱い，量子化16ビットでC言語プログラムにコーディングした。そして，入力信号からパラメトリック音までの信号の流れをすべてコンピュータでシミュレーションできる環境，すなわちソフトウエアに基づくシミュレータを構築した。この構築によって，パラメトリックスピーカのシステム化において，今までハードウエアとしての物理的変調器が不要となり，その代わりに小型化や利便性に特長をもつソフトウエアで達成できた。本研究の課題である歪みの低減化には今一歩という段階であるものの，ソフトウエアとしてのシミュレータが完成したことで，パラメトリックスピーカの構成がシンプルになる。なお，研究成果としてシミュレータに関する特許を出願した
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